Los océanos se enfocaron como objetos y sitios de estudio científico en el siglo XIX. Anteriormente, los exploradores del océano buscaban rutas marítimas y nuevas tierras. El objetivo de los exploradores del siglo XIX pasó de nuevos descubrimientos geográficos a estudios sistemáticos dirigidos a explotar los recursos naturales, encontrar nuevos mercados y demostrar el poder político. Antes de que la invención de los cronómetros y el método de la distancia lunar resolvieran el problema de la longitud, el desafío de encontrar la longitud había atraído la atención de los exploradores y navegantes hacia el cielo, hacia la astronomía. Con el problema de la longitud resuelto a fines del siglo XVIII, el capitán James Cook (1728-1779) estableció un precedente para un estilo científico de exploración que incluía la investigación del océano mismo. A partir de entonces, la ciencia moderna formó la base para establecer el conocimiento sobre el océano.
Los viajes de Cook demostraron que el descubrimiento geográfico fue más informativo cuando fue seguido por investigaciones botánicas, minerales, zoológicas y geodésicas detalladas. Este estilo científico de exploración surgió en respuesta a preocupaciones políticas y económicas que incluyen la caza de ballenas, el comercio, los asentamientos coloniales y las nuevas actividades industriales. Se estudiaron nuevas tierras y mares con fines utilitarios y para aumentar el conocimiento científico. La ciencia y el imperio estaban estrechamente vinculados a fines del siglo XVIII a través de la exploración oceánica, como lo ejemplifica el trabajo de los jardines botánicos nacionales para transportar y trasplantar plantas como el caucho para neumáticos, la quina con sus cualidades antipalúdicas y el fruto del pan que llevan los desventurados Generosidad.
El control del océano confirió un poder significativo a las naciones imperiales, cuyos intereses estratégicos y económicos dependían del comercio. El conocimiento de las mareas, corrientes, tormentas y lecho marino del océano hizo posible la expansión del transporte marítimo y la inauguración de nuevas tecnologías de transporte y comunicaciones, incluidos el barco de vapor y el cable telegráfico submarino. La comprensión del océano y sus profundidades permitió a las potencias europeas dominar tierras y culturas conectadas por sus aguas.
Cuando los exploradores occidentales de principios del siglo XIX se acercaban a la conclusión del descubrimiento de las masas terrestres y las rutas marítimas entre ellas, partieron con compañeros científicos a los confines del globo: las heladas regiones polares, el "continente oscuro" de África, las gigantescas montañas del Himalaya y el desolado interior australiano. La exploración oceánica se concentró especialmente en las regiones polares a lo largo del siglo XIX, de manera más infame en la condenada expedición de 1845-1849 dirigida por John Franklin (1786-1847) y los numerosos grupos enviados en su búsqueda. La superficie y las profundidades del océano también fueron objeto de escrutinio a mediados de siglo por los físicos que buscaban las leyes de la naturaleza, por los naturalistas interesados en los organismos marinos y por los hidrógrafos que tenían como objetivo trazar las cuencas oceánicas.
El interés científico emergente en el mar se desarrolló en conjunto con el crecimiento de la ciencia moderna y profesional. Siguiendo el ejemplo de Alexander von Humboldt (1769–1859), los científicos que estudiaron los océanos adoptaron sus métodos de recopilar datos en grandes áreas geográficas y cartografiarlos para discernir las leyes generales de la naturaleza. Concebir los océanos como un todo conectado permitió a los científicos hablar con decisión sobre áreas del mar donde las mediciones eran difíciles o imposibles. Ejemplos de tales estudios sinópticos globales incluyen tanto los estudios de mareas del físico británico William Whewell (1794-1866), especialmente el llamado "gran experimento de mareas" de 1835 en el que los observadores de todo el mundo tomaron mediciones de mareas detalladas durante dos semanas, y también el "Magnetic Crusade" ideada por el magnetista británico Edward Sabine (1788-1883) a fines de la década de 1830. En la década de 1850, el oficial naval estadounidense Matthew Fontaine Maury (1806-1873) dirigió un proyecto de sondeo de aguas profundas que dio como resultado la primera carta batimétrica de la cuenca atlántica en 1853. Esta investigación adquirió importancia para la emergente industria de la telegrafía submarina, pero su El origen, y el motivo de los estudios de mareas y magnéticos, radica en los esfuerzos por mejorar la navegación debido a la expansión meteórica del transporte marítimo que acompañó a la industrialización.
En 1872, el Almirantazgo británico envió al HMS Challenger en un viaje de circunnavegación para estudiar los océanos del mundo. Tres años y medio después, después de setenta mil millas náuticas y 362 estaciones, Challenger regresó con siete mil especímenes, la mitad de ellos nuevos para la ciencia, y una amplia evidencia de que existe vida en todas las profundidades del océano. Los cincuenta volúmenes de Challenger Los informes sentaron una base sólida para la oceanografía física, biológica, química y geológica, pero el viaje en sí no sentó un precedente para la práctica de este nuevo campo. En cambio, los científicos comenzaron a estudiar regiones del mar de manera intensiva. En 1902, ocho naciones del norte de Europa fundaron el Consejo Internacional para la Exploración del Mar. Los gobiernos apoyaron al Consejo por el valor económico de la pesca combinado con el reconocimiento de que los recursos marinos se estudiaban con mayor eficacia en forma cooperativa. El Consejo sirvió como líder mundial de las ciencias marinas durante el período posterior a la Primera Guerra Mundial.